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第一篇：腐蚀与防护论文范文
金属材料的表面腐蚀与防护措施
摘要：在众多领域和工业中，随处可见金属材料的运用，实际生活中也经常可以见到金属材料的腐蚀现象，许多因素都可以引发金属材料的腐烂锈蚀，更有甚者会危害到部分材质为金属的产品质量或机械性能。因此，就金属材料腐蚀方面的预防和防护，开展深入研究，对我国现代化的建设起到至关重要的作用。选取金属材料的表面作为研究对象，分析其主要成因并制定一系列的防护措施，推动我国现代化建设的发展。
关键词：金属材料;表面腐蚀;防护措施
一、引言
金属材料腐蚀是工业生产中常见的现象。导致金属材料腐蚀的影响因素和腐蚀类型很多，因此金属材料的表面腐蚀无法从根本上避免。为了实现对金属材料的有效保护，需要结合金属材料所面临的腐蚀环境采取一定的保护措施，从而达到提高金属材料的耐腐蚀性，保证工业生产安全的目的。
二、金属材料腐蚀现象
(一)电化腐蚀
在金属材料和电解质溶液共同作用后形成了电化腐蚀。通常来说，在使用压力容器时，由于某种因素的影响，导致其内部产生阴极部分，继而造成电化学电池的形成。除此之外，阴极区域的形成与众多因素密切相关，例如不同金属材质制成的物品、部分金属纯度较低等，金属材料也就因此受到腐蚀。
(二)均匀腐蚀
在众多腐蚀中，均匀腐蚀是危害程度较低的一种，金属材料的表面产生均匀的腐蚀点时就是均匀腐蚀的象征。一般情况下，在设计金属材料时，只要配比合理就可以对均匀腐蚀现象起到缓解作用。
(三)应力腐蚀
当金属受力的同时，加上腐蚀性介质的共同作用，造成腐蚀裂纹并快速扩散的现象就称为应力腐蚀，金属早期出现脆性破坏时就体现于此。通常只要金属的应力值范围设计合理，其腐蚀速度就会减缓，但针对某些特殊的金属，腐蚀性介质和温度同时作用时，该金属就会产生应力腐蚀的现象。
三、金属材料腐蚀的原因
(一)pH值
衡量金属加工液控制腐蚀的一个关键参数就是pH值。倘若PH值超出9后，就可以对黑色金属起到保护作用，但不利于有色金属的腐蚀防护，比如铝、黄铜和青铜。当处于单击条件下时，倾倒和清洗是处理较低pH值最简单的措施，也可以通过适当添加新鲜金属加工液达到pH值适宜的效果。针对用于黑色金属加工的中央槽系统而言，可利用添加剂对pH值起到调节作用，促使pH值调整在8.8到9.2之间。倘若pH值过高，通常表示该金属加工液已被污染，需要将其倾倒并更换新的液体。
(二)水
一般情况下，水中都是积累化学物质的，往往加工液的腐蚀程度与之有关。一切的水中都含有离子成分，其中还有部分离子具有侵蚀特性，会造成大多数金属遭受腐蝕。通常水中的以下离子会被认定为富有腐蚀性：超过100×106的氯化物、超过100×106的硫化物，或50×106硝酸盐。金属表面的防护层往往都会遭受氯化物、硫化物和硝酸盐的侵蚀，导致腐蚀。
(三)偏低的浓度
金属加工液的成分往往只有在设计范围内才会发挥作用。倘若浓度较低，那么该金属加工液的成分往往无法符合预期浓度效果。防锈抑制剂同样如此，也不能减缓新加工或磨削工件遭受腐蚀的速度。
四、金属材料表面腐蚀的防护措施分析
(一)涂料防腐技术
为确保金属材质不受腐蚀介质的影响，可以将防腐材料均匀地涂抹于金属材料表面，防腐材料的密封性能很好，这也可以帮助金属材料不直接接触外部腐蚀介质，上述过程称为涂料防腐技术。在最初涂抹防腐涂料后，必须参照目前的老化速度进行深入研究和分析，并对防腐层定期保养维护，同时必须及时开展喷砂除锈，针对掉漆的部分，做好填补工作。
当被涂物地材表面干燥固化后，形成的涂层被称为防腐涂料，他主要起屏蔽功效，参照电化学腐蚀原理，引发钢铁腐蚀的关键主要是以下三方面：(1)氧气，(2)水和离子，(3)电力导通和传输的路径。而漆膜主要作用于材料表面，减少了材料表面腐蚀介质的产生，并在腐蚀电源电力流通途中添加电阻，阻碍电流流通，避免因电力因素引发的金属锈蚀，但众多试验结果表明，水、氧和离子渗透于漆膜的效率有所差异，其中水的渗透速度最快，但其理直渗透漆膜最少，因此可以不纳入考虑范围内。
由于聚脲弹性涂料中富含高密度的过氯乙烯漆喷涂，因此在国际上备受欢迎，成为国际防腐蚀技术中的关键部分，国际社会针对石油管道提出了新要求，规定石油。公司必须涂抹该防腐层，受大众关注的是，管道接口上喷涂聚脲弹性涂料具有良好的施工性能，通常可以确保直管部分的完整合连贯，促使整个管道系统封闭完好，这也进一步保障了管道整体的防腐蚀性能。在以下五个领域中会使用到防腐涂料，分别是：新兴海洋工程、现代交通运输、能源工业、大型工业企业、市政设施。
(一)缓蚀剂防腐
在金属的防腐措施中，缓蚀剂是较为常见的一种措施，其成本低廉、技术要求不高且便于使用，并且金属材料的结构构成也不会遭受破坏。从性质的角度区分，通常可以将缓蚀剂分为：氧化缓蚀剂、沉淀缓蚀剂以及吸附缓蚀剂，对于不同的缓蚀剂而言，其防腐原理也有所不同。
下文详细介绍了常见的缓蚀剂产品以及其用途：
1.BTA
BTA的作用过程具体如下：首先在金属表面进行大量的附着，进而形成一层薄膜覆盖于金属表面，促使腐蚀介质与铜类金属之间形成隔离层;将多种阻垢剂、杀菌灭藻剂与铜缓蚀剂BTA结合，并投入循环冷却水系统之中使用，有效缓解该系统的腐蚀现状，避免了过度腐蚀现象的产生，同时需要注意循环水中铜缓蚀剂BTA用量必须控制在1升2到4毫克之间。BTA还被广泛运用于多个领域，比如作为铜银的防变色剂、汽车冷却液、润滑油添加剂。
2.MBT
在循环冷却水系统的防腐蚀中，一般将MBT列为常用的铜缓蚀剂。而MBT的缓蚀作用过程包含两部分：(1)利用该物质可以和金属铜表面上的活性铜原子或铜离子产生化学反应的特性，将MBT附着于金属表面;达到保护金属的作用;(2)以螯合作用帮助金属表面的保护膜形成，该保护膜具有密封且稳定的特性;同时需要注意MBT的用量必须控制在1升4毫克。MBT还被广泛运用于多个领域，比如作为增塑剂、酸性镀铜光度剂等。
3.TTA
铜缓蚀剂TTA必须经由醇或碱溶解后才能投入循环水中使用，同样必须控制该物质的浓度在1升2到10毫克之间，倘若水系统中的有色金属已经遭受严重腐蚀，可以适当将浓度调整为5到10倍之间，促使本系统迅速钝化。
4.鹽酸酸洗缓蚀剂
在清洗介质为盐酸、硫酸、氨基磺酸，清洗对象为黑色金属的基础上，可以选用盐酸酸洗缓蚀剂。该物质可以酸洗各种型号的高中低压锅炉、大型设备及管道。设定酸液中的加药量在千分之一到千分之三之间，设定其腐蚀速度在1g/m2.h的范围内。并且使用该物质时，必须向其中加入一定浓度且完成稀释的酸液，同时开启循环泵循环清洗，清洗时也必须不断根据比例添加酸洗缓蚀剂。
(三)电化学防腐技术
根据电化学原理，开发创造出电化学防腐技术，该技术通过更改电极的方式，缓解金属材料表面的腐蚀，利用阴性电极改善腐蚀现象。所以，在土壤中埋藏较深或是处于海洋中的金属管道可以利用该技术达成保护。从技术原理来看，电化学防腐技术就是通过金属与附加电极的作用更改金属表面的极性，以实现电流保护的作用。换句话说，电化学腐蚀技术主要保护金属的方式就是减少阳极的使用，并且金属管道的材质必须是铝、锌等金属。所以将该技术投入使用时，一方面必须保障给电充足，另一方面必须减少蚀产物膜出现于金属表面，同时还需保障阳极溶解必须均匀，这样才能确保金属保护程度的最大化。
电化学防腐技术可适用于各种钢筋混凝土结构中，比如住宅、办公楼、医院和学校建筑，桥梁，隧道等。
针对氯离子侵蚀的钢筋结构中，可以选用电化学防腐技术进行预防，对于氯离子而言，其往往产生于混凝土本身或是海水等物质中。该技术同样被建筑界推崇，尤其是钢筋框架砌体结构方面，将电化学防腐技术运用于该结构中，可以有效减少钢筋框架出现锈蚀进而导致膨胀的现象，这样一来砌体结构开裂的现象也得以缓解。
国外的一些重要建设也在被氯离子侵蚀，因此他们在预防钢筋锈蚀时，也同样选用了阴极保护法。尤其是环境湿度较高的地区，例如下水、涌浪区和浪溅区之间的界面区，由于阳极的选用、安装和控制难度较高，这也是选用阴极保护的重要措施。
五、结论
随着时代的高速发展，金属材料的腐蚀防护工作已备受工业界的关注，倘若无法真正处理好金属材料的腐蚀问题，那么在损害设备的基础上还会加快设备的报废速度，进而增加经济成本，更有甚者会威胁人们的生命财产安全。所以，我们必须不断地学习有关金属材料的防腐工作，将国外先进技术引入国家，根据自身企业设备的实际情况，确保金属材料防腐工作落实到位。
参考文献
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作者：汪炜
第二篇：油气井开发硫化氢腐蚀与防护策略
摘要：在开发含硫油气井的过程中，由于硫化氢酸性气体的存在，对钻具、油管、气管等设施都有一定的腐蚀效果。在这种油气的长时间腐蚀作用下，很容易发生一系列的问题，例如井下管柱断裂、地面仪表爆破等。这些问题直接影响油气的开采质量和效率，使得开采过程不断增加成本投入，不利于开采企业的长久发展。因而，在石油开采的实践中，注重开采设施的防腐措施显得至关重要。开采企业可以根据实际情况，运用缓蚀剂、防腐层、表面技术等方式加大防腐力度，保证开采的质量和效率。
关键词：含硫油气井;硫化氢;井下管柱;腐蚀;开采质量
硫化氢，分子式为H2S，分子量為34.076，标准状况下是一种易燃的酸性气体，无色，低浓度时有臭鸡蛋气味，有毒。硫化氢能溶于水，易溶于醇类、石油溶剂和原油。所以，在石油开采过程中，酸性的硫化氢能够与开采的设施能够发生氧化还原反应，致使开采设施出现腐蚀情况。另外，硫化氢中的离解产物HS-、S2-对金属也有着一定的腐蚀效果。而且，不同的条件，产生的腐蚀产物性质也有所不同，例如产物FeS能够抑制腐蚀，而Fe xSy能够促进腐蚀。
1硫化氢的腐蚀情况
1.1硫化氢对油管、套管及井下工具的腐蚀作用
油管、套管及井下工具是石油开采过程中的重要设施，这些设施中含有大量的金属元素，在原油含水量和硫化氢的作用下，很容易发生氧化还原反应，从而导致这些设施发生相应的腐蚀情况。一般而言，这种腐蚀的情况是发生开采的中后期，因为开采之处的含水较少，腐蚀效果并不是很明显，随着开采进程的不断深入，腐蚀情况便显而易见。如四川威远气田震旦系的井由于水产量高使油管受到严重腐蚀，针对这种腐蚀情况，开采企业使用复合式缓蚀剂、井下封隔器等方式之后，腐蚀效果才得到有效控制。
1.2 硫化氢对水泥环柱的腐蚀作用
在古井的过程中，采用水泥是用来支撑套管，保护套管，封隔油、气、水，是保证油气井的有效方式。若是在开采的过程中，水泥环柱出现腐蚀，很容易导致套管发生腐蚀和破坏，不利于开采的有效进行。水泥石的腐蚀情况与孔隙结构和孔隙率有着密切关系。在水泥石中，含有大康的碱性物质，硫化氢会与这些物质发生化学反应，生成CaS、FeS、AI2S3等，严重影响水泥石在开采过程中的作用。
2 硫化氢的腐蚀机理
硫化氢之所以能够对油管、套管、井下工具、水泥环柱等进行腐蚀，这是因为硫化氢在酸性水溶液中容易发生电离反应，离解产物HS-、S2-都能与金属发生氧化还原反应，最终导致腐蚀情况的产生。而水泥石中CaO也很容易与酸性环境下的硫化氢发生反应，最终破坏水泥石，严重影响石油开采质量和效率。
3 防护硫化氢的腐蚀的措施
3.1对油管、套管及井下工具的防护措施
(1)根据硫化氢的特性，合理科学地制定和改善开采设施在油气井开发过程中，开发人员应该从实际出发，根据油气井的实际情况，制定和改善开发的相关的机械设备，避免钢材中含有过多的分离氢含量，减少S、Mn等元素的含量，避免硫化氢的氧化还原反应的发生，使得硫化物处于相对稳定的状态，从而有效地维护开发设施，保证油气井开发的质量和效率。可见，在油气井开发过程中，针对硫化氢的腐蚀性问题，加强开采设备的研究和开发，也是做好油管、套管及井下工具的防护的关键所在。
(2)根据硫化氢的特性，选取合适缓蚀剂
要更好保护油管、套管及井下工具，避免腐蚀情况的发生，使用缓蚀剂也是一种可行方式。在腐蚀剂的选取方面，应该根据井下环境的具体情况和实际需求充分考虑温度、压力、流速等因素，针对性地使用缓蚀剂，将油管、套管及井下工具被腐蚀的程度降到最低。同时，为了更好地保证缓蚀剂的正确使用，还要充分考虑系统中介质组成、运行参数及可能发生的腐蚀类型，充分掌握缓蚀剂的缓蚀性能，合理科学地处理缓蚀剂与石油、其他添加剂之间的兼容关系，避免化学反应的产生。若是在石油开采中，单一的缓蚀剂难以达到实际要求，此时应当考虑缓蚀剂的复配使用。在当下的石油开采过程中，采用的缓蚀剂主要是咪哇琳、季胺化合物、胺类的脂肪酸盐等等。
(3)设计相应的防腐层，制定防井下封隔器
防腐层主要是在钢材和井下的硫化氢酸性油气之间设计相应的隔离层，这种隔离层避免两者之间的接触产生相应的化学反应而导致井下设施的损坏，是一种保护井下设施的有效方式。另外，在保护油管外套和套管内壁的时候也可以采用井下封隔器，从油管的下端将油管和套管环空密封，避免H2S气体对油管、套管的腐蚀。
3.2 对水泥环柱的防护措施
要保证水泥环柱不被含有H2S气体油气腐蚀，可以在水泥体系中加入上当的二水石膏，二水石膏中含有大量的铝酸盐，铝酸盐能够很好的提升水泥对H2S腐蚀性能，保证水泥的坚硬度。当然，要提升水泥环柱的防腐性能，也可以根据实际情况，适当加入石膏、硅砂、硅粉等物质来提升水泥石抗腐蚀的性能。如此，保证石油开采的有效性和可行性。
4 结语
在油气井开发过程中，硫化氢气体(H2S)是比较常见的一种气体，这种气体不仅对开发设施、井下水泥环等造成相应的腐蚀，还对人体生命安全造成巨大的危险。这种气体的易溶于石油中，相关设施在这种石油的长期浸泡下，很容易发生井下管柱断裂、地面仪表爆破、井口装置失灵等严重事故，直接影响开采活动质量和效率。
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作者：周晓玲
第三篇：电化教学在《材料腐蚀与防护》教学改革中的作用
摘要：本文探讨电化教学在《材料腐蚀与防护》教学改革中的作用。结果表明，电化教学有助于激发学生的学习兴趣和积极性，启迪思维，拓宽渠道，获取更多知识，全面提高学生的综合素质，有力地提高《材料腐蚀与防护》教学质量。
关键词：电化教学;材料腐蚀与防护;改革;作用
作者简介：李远会，男，副教授，研究方向为材料表面改性。
《材料腐蚀与防护》是一门以物理化学为基础、与材料学、电化学、冶金，化学、物理、力学、环境学等多门学科交叉渗透的新兴学科。主要介绍材料各类腐蚀的定义、机理、影响因素以及对应的防腐措施等内容。课程理论性、实践性、应用性、综合性强，要求学生既要掌握扎实的电化学腐蚀理论基础，又有较强的分析问题、解决问题的实践能力，以适应社会的需求。[1，2]该课程大三下学期开设，讲授课时数少，内容复杂、陈旧，理论性强，模糊抽象，理解困难。有的学生面临考研准备阶段，对课程学习不重视。电化教学具有知识表达的多样性、交互科学性、反馈性、以及教学管理的开放性、灵活性等突出的特点。[3，4]在这种背景下，电化教学对《材料腐蚀与防护》教学改革有着积极创新的作用。
一、运用电化学教学，激发学生的学习兴趣
电化教学能创设生动、形象、直观、视听结合的教学环境，尤其是新颖性、多样性、生动性、趣味性易吸引住学生的注意力，激发学生的学习兴趣。[5]精心筛选日常生活中的铁锈、铜绿、塑料脆断等腐蚀现象，以形象、直观、生动的“看图识知”方式向学生介绍材料腐蚀现象无所不有，无所不在。学生通过全球著名的腐蚀事件、损失概况图表，腐蚀科技前沿的授课内容，感受到“材料腐蚀现象与社会生活息息相关”，激发学生的学习兴趣。近几年，本专业教师也涉及材料腐蚀与防护领域课题研究，如铝合金微弧氧化、钛合金、不锈钢阳极氧化，不锈钢在磷酸实际生产中的应用，等等，在课堂上演示一些研究成果图片。学生明白材料腐蚀与防护课程的重要性，树立学好、用好《材料腐蚀与防护》课程内容的信心和决心，从而激发对该课程的学习兴趣和求知欲。
二、利用电化学教学，增设课程教学内容，突出重点难点
电化教学能克服时空限制，图形并茂，有声有色，生动形象，调动学生学习主动性和积极性。[6]将图像、文字、声音、动画等信息有机融合，形象生动直观地突出重点、难点、疑点，注重材料学、物理化学等内容有机糅合，不断优化充实教学内容。以用途为目的，按照成分——结构——腐蚀性能主线，将多学科零散的知识点连贯熔融起来，化静为动，化虚为实，化抽象为直观，由表及内，深入浅出，解释疑惑。在讲解典型阳极氧化曲线时，用钛合金阳极氧化实验为例，用虚构不同色彩的球形化分子、原子、离子解释阳极的电化学作用机理，合理解释不同的成分材料会有不同的极化曲线线段，也会表现出不同的宏观腐蚀性能，解决了传统课堂教学无法讲清、难以理解的重点、难点内容，也与金属钝化概念、原理很好地区分开来。在测试金属腐蚀速率实验中，学生能举一反三，抓住重点、难点，由易到难，步步深入，能合理地解释钛合金、铝合金阳极氧化前后在中性溶液中腐蚀速率差异的原因。
三、利用电化教学，提高课程教学质量
电化教学使微观世界宏观化，抽象内容具体形象化，强化巩固所学的专业知识，增加课堂教学感染力，有利于提高课程教学质量。讲解不锈钢晶间腐蚀内容时，用电化教学演示材料熔炼——凝固、固溶——敏化热处理、腐蚀、检测过程。在对应的程序里巧妙地串联冶炼——凝固、热处理、制样、抛光、腐蚀、检测设备以及相关操作步骤和方法内容，用不同色彩的虚构球形化分子、原子或离子间的物理化学作用机理融解于凝固、固溶组织演变、碳化物晶间析出、电化学溶解、破坏过程等重点、难点内容，让人一目了然。学生通过学习材料成分、组织结构、热处理工艺过程等与腐蚀性能之间的关系，巩固所学过《物理化学》、《材料科学基础》、《固态相变及热处理工艺》、《现代材料测试分析方法》课程等专业基础知识，还获取大量无法从课程中直接获取的设备操作方面的知识。学生步步深入，广泛了解腐蚀性能与材料成分——组织——应用内在联系，清晰地认识材料腐蚀与防护跟材料学、物理化学、电化学、冶金学等学科的密切相关，多角度综合分析加以吸取与课程相关学科知识。
四、利用电化教学，全面提高学生的素质
电化教学平台与实验平台相通，加深理解和验证腐蚀与防护的理论知识，逐步培养学生动脑思考，自己解决问题的能力。[7]要培养应用研究型的人才，必须在实验过程中培养其动手能力，分析问题和解决问题的能力。[8]材料科学与工程专业结合教师科研课题，也相继开放《测试金属腐蚀速率》、《不锈钢晶间腐蚀》等综合性实验。还抽调2008、2009级优秀学生参与了不锈钢在含卤素离子磷酸中应用、铝合金、钛合金阳极氧化科研课题。学生能用在电化教学平台上获取的交叉学科知识综合分析电化学腐蚀实验现象，并在教师指导下，通过查阅文献，优化设计成分，冶炼、中间处理，选用新型耐蚀材料，在实践中取得不错的效果。培养了学生用物质运动、变化、发展的观点，主动积极地去获取交叉学科知识和发展智力，有力地培养了学生的观察能力、思维辨证能力、分析解决问题能力和创新能力。也为学生将来学习、就业、工作增添了自信心和竞争力，已有多名学生考入西北工业大学、贵州大学等211高校材料腐蚀与防护方向的研究生。
通过《材料腐蚀与防护》课程电化教学改革，学生能在学时数少的情况下，掌握材料腐蚀概念、机理等重点、难点，开拓获知渠道，吸收消化，发展智力，提高了《材料腐蚀与防护》课程教学质量。同时，促进了电化教学在课程教学改革中创新发展。
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作者：李远会等